P＝ρhgって何？高校生のための水圧の公式まるわかり講座（きめる！センター試験物理基礎）

サイエンストレーナーの桑子研です。このサイトで科学を一緒に楽しみましょう。

『きめる！センター試験物理基礎』の特設サイトに戻る

みなさん、こんにちは！突然ですが、水圧の公式って知ってますか？

ペットボトルをギュッと握ると、水が飛び出しますよね。あれは、私たちがペットボトルに力を加えることで、水に圧力がかかっているからです。でも、水の中に入ると、何もしなくても水からグググッと押されるような力を感じます。そう、プールや海に深く潜っていくと、耳がキーンとなるアレです。これも水圧が原因なんです。

じゃあ、この水圧って、どうやって生まれるんでしょうか？そして、その大きさは一体どうやって計算できるのでしょうか？

今回は、みなさんが一度は目にしたことがあるかもしれない、あの有名な水圧の公式P = ρhgが、どうやって導き出されるのかを、宇宙の果てまで、いや、海の底まで掘り下げて探求していきましょう！

水圧の正体、それは「水の重さ」だった！

理科の授業で「圧力」について習ったとき、圧力の定義は 「1平方メートルあたりにかかる力」 だと習ったのを覚えていますか？

そう、圧力の正体は「力」なんです。

では、水圧の正体は？

答えは、「水自体の重さ」です。

深いプールに潜ると、体の真上には、とてつもなくたくさんの水が乗っかっています。その水の重さが、私たちにグググッと圧力をかけている、これが水圧の正体なんです。

図は同書籍より引用

水圧の公式を導き出してみよう！

では、水圧の公式P = ρhgを一緒に導いてみましょう。ある深さh[m]の場所での水圧P[Pa]は次の式で示されます。書籍『きめる！センター試験物理基礎』では紙面の都合上、導出方法について説明できなかったので、ここで詳しく説明します。

図は同書籍より引用

ここでρ_Wは水の密度（WはWatorのW）を、P₀は地上気圧（1024hPa）を示します（０は地上を示す0mの０）。

深さh[m]の場所での水圧は、その上に乗っている水にはたらく重力が原因です。圧力は1m²あたりにはたらく力F[N]なので、深さh[m]の場所に底面が1m²の水の柱を考えてみましょう。

この水の柱にはたらく重力（と気圧が押す力の和）は、その深さでの水圧の大きさと等しくなります。

水の柱にはたらく重力を求めてみましょう。水の柱の質量をｍ[kg]とすると、重力はF = mg [N]。また密度の定義式より、質量mは密度ρと体積Vを使って、m =　　ρV　[kg]と表せるので、水の密度ρ_W[kg/m³]とすると、水の柱にはたらく重力は、

F = mg = ρ_W（　1×h　）g　= ρ_Wｈ　ｇ [N]

　となります。

豆知識：大気圧も水圧に加わる！

ここまで説明した水圧は、あくまで「水だけの重さによる圧力」です。しかし、実はその水の柱の上には、私たちが普段生活している「空気（大気）」も乗っています。この空気の重さによる圧力、つまり大気圧（P₀）も水圧に加わります。

そのため、正確には、深さh[m]での水圧Pは、

P =  ρ_Wh　g + P₀

と表されることもあります。

大気圧（P₀）は、地表では約1013hPa（ヘクトパスカル）です。約10トンの重さが私たちの体にかかっているなんて、想像するとちょっと怖いですよね。

大気圧の実験はこちらもおすすめです。

下敷き１枚で机が持ち上がる！？見えない「空気の力」を体感する超簡単実験

まとめ

今回は、身近な現象である「水圧」の正体と、その公式がどのように導き出されるかを探求しました。

圧力は「1平方メートルあたりにかかる力」、そして水圧は「水自体の重さ」が原因である、ということを理解すれば、難しそうに見える公式も、すんなり頭に入ってきたのではないでしょうか。

このように、理科の公式は、一つひとつの言葉の意味を丁寧にひも解いていくと、意外とシンプルで面白いものだったりします。

『きめる！共通テスト物理基礎 改訂版』著者特設の学習補助サイト（動画やシミュレーションを用意しました）

科学のタネを発信中！

@kuwakoさんをフォロー

２月のイチオシ実験！梱包材で遊ぼう！

• 静電気の時期になってきました。子供と一緒に梱包材で盛り上がろう！→ やめられなくなる！静電気実験２０

体中に梱包材をはりつけてみよう！

テレビ番組等・科学監修等のお知らせ

• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。

書籍のお知らせ

• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
• 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

講師等・ショー・その他お知らせ

• 2/20（金）「生徒の進学希望実現支援事業」研究授業＠福井県立若狭高等学校　講師
• 3/20（金）　日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③　11:20-12:20
• 7/18（土）　教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
• 10/10（土）　サイエンスショー予定
• 各種SNS　X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。